DE2103736B2

DE2103736B2 - Collet

Info

Publication number: DE2103736B2
Application number: DE2103736A
Authority: DE
Inventors: Lorenz 7201 Koenigsheim Mattes
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-01-27
Filing date: 1971-01-27
Publication date: 1975-07-31
Also published as: CH547144A; DE2103736A1; US3815930A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Spannzange zur Halterung von Werkstücken in der Drehspindel eines Dreh-•utomaten, deren einen äußeren Spannkonus aufweitende einzelne Spannbacken in eine elastische Kunststoffmasse eingebettet sind, wobei die Seitenflächen je- so des Spannbackens einen von Null verschiedenen Winkel einschließen.The invention relates to a collet for holding workpieces in the turning spindle of a lathe • their individual clamping jaws expanding an outer clamping cone into an elastic plastic compound are embedded, the side surfaces of each of the clamping jaws having an angle other than zero lock in.

Es sind Spannzangen bekannt, die im allgemeinen tus drei Spannbacken bestehen, deren radialer Querschnitt etwa die Form Hnes Kreisringsektors besitzt und deren Außenflächen auf einer gemeinsamen Kegelfläche liegen. Die die Spannbacken umgebende Druckhülse weist eine entsprechende Kegelfläche oder einen ■ Innenkonus zum Spannen der Spannbacken mittels Axialverschiebung der Druckhülse auf. Jede Spannbakke sitzt an einer sogenannten »Feder« aus elastischem Material, und sämtliche Federn stehen mit einem rückwärtigen Bund derart in Verbindung, daß die Spannbacken nach außen elastisch belastet werden. Die Druckhülse ist ihrerseits in axialer Richtung verschiebbar in der hohlen Drehspindel des Drehautomaten oder einer ähnlichen Bearbeitungsmaschine gelagert. Auf das vordere Ende der Spindel ist eine Überwurfmutter aufgeschraubt, welche im Bereich der Spannbacken eine entsprechende Ausnehmung besitzt Zum öffnen der Spannzange wird die Druckhülse entlastet, so daß die federbelasteten Spannbacken mit ihren konischen Außenflächen die Drückhülse nach hinten verschieben könnea Das öffnen der Spannzange erfolgt einerseits unter der Wirkung der Federn und andererseits unter der Wirkung der auf die Spannbacken einwirkenden Fliehkraft Erfahrungsgemäß müssen die zwischen dem rückwärtigen Bund und den Spannbacken angeordneten Federn möglichst elastisch sein, da andernfalls wegen der hohen Flächenpressung an den konischen Flächen ein selbsttätiges öffnen der Spannzange nicht sichergestellt ist Um eine größere Elastizität der Federn zu erreichen, sind diese relativ dünnwandig ausgebildet und teilweise verjüngt Die Dimensionierung der Federn hat jedoch eine untere Grenze, da die Spannzange im Bereich der Federn auch eine bestimmte Scherfestigkeit besitzen muß.There are known collets which generally consist of three clamping jaws, their radial cross-section approximately has the shape of Hnes circular ring sector and its outer surfaces on a common conical surface lie. The pressure sleeve surrounding the clamping jaws has a corresponding conical surface or a ■ Inner cone for clamping the clamping jaws by means of axial displacement of the pressure sleeve. Every clamping jaw sits on a so-called "spring" made of elastic material, and all springs are connected to a back Bund in such a way that the jaws are elastically loaded to the outside. the The pressure sleeve is in turn displaceable in the axial direction in the hollow turning spindle of the automatic lathe or stored in a similar processing machine. There is a union nut on the front end of the spindle screwed on, which has a corresponding recess in the area of the clamping jaws to open the collet, the pressure sleeve is relieved, so that the spring-loaded clamping jaws with their conical Outer surfaces can move the pressure sleeve backwards a The collet chuck is opened on the one hand under the action of the springs and, on the other hand, under the action of those acting on the clamping jaws Centrifugal force Experience has shown that the must be arranged between the rear collar and the clamping jaws Springs should be as elastic as possible, otherwise because of the high surface pressure on the conical surfaces an automatic opening of the collet is not guaranteed. To a greater elasticity of the springs to achieve, these are relatively thin-walled and partially tapered. The dimensions of the However, there is a lower limit for springs, since the collet also has a certain limit in the area of the springs Must have shear strength.

Es ist ferner bekannt den Konus der Druckhülse so auszubilden, daß er nur mit einem relativ schmalen Abschnitt auf den entsprechenden Kegelflächen der Spannbacken aufliegt. Ein Nachteil dieser Anordnung ist darin zu sehen, daß wegen der schmalen Auflageflächen eine exakte Zentrierung nicht sichergestellt ist. Aus diesem Grunde müssen solche Spannzangen zusätzlich mit dem rückwärtigen Bund geführt und zentriert werden. Das bedingt daß Bund und Konus sehr genau beschliffen werden müssen, damit sie zueinander und zur Achse der Spannzange konzentrisch gelegen sind. Hierdurch werden die Herstellungskosten der Spannzange nicht unerheblich erhöht.It is also known to design the cone of the pressure sleeve so that it only has a relatively narrow section rests on the corresponding conical surfaces of the clamping jaws. A disadvantage of this arrangement can be seen in the fact that an exact centering is not ensured because of the narrow contact surfaces. For this reason, such collets must also be guided and centered with the rear collar will. This means that the collar and cone must be ground very precisely so that they are aligned with one another and are concentric to the axis of the collet. As a result, the manufacturing costs of Collet increased not insignificantly.

Es ist weiter eine Spannzange bekannt (US-PS 28 29 899), bei der die Spannbacken durch Längsschlitze voneinander getrennt an einem gemeinsamen Spannbackenkörper sitzen. Die die Spannbacken trennenden Längsschlitze sind mit einem elastischen Kunststoff ausgefüllt der ein Eindringen von Schmutz und Spänen zwischen die Spannbacken verhindert. Um ein Zusammenpressen des Spannzangenfutters zu ermöglichen, muß dieser Kunststoff nicht nur elastisch, sondern auch in hohem Maße kompressibel sein. Die beim Zusammenpressen des Spannzangenfutters notwendige Kompression des Kunststoffs führt zu einer erhöhten Widerstandskraft und macht eine erhöhte Spannkraft zum Verformen der Spannzange erforderlich. Um die Spannzange ausreichend zusammenpressen zu können, müssen außerdem die Längsschlitze zwischen den Spannbacken verhältnismäßig breit sein, damit eine ausreichende Komprimierung des Kunststoffmaterials möglich ist. Dies bedeutet daß die Außenflächen der Spannbacken sehr schmal ausgebildet sind und sich deswegen schon nach kurzer Zeit in den Konus der Druckhülse einarbeiten. Außerdem wird die Präzision der Zentrierung solcher schmaler Spannzangen durch die Druckhülse verschlechtert. Die Federkraft, die die Spannbacken nach außen spreizt, wird bei dieser be kannten Spannzange durch das Stahlmaterial der mit dem Spannbackenkörper verbundenen Spannbacken erzeugtThere is also a collet known (US-PS 28 29 899), in which the jaws through longitudinal slots sit separately from one another on a common clamping jaw body. The one separating the jaws Longitudinal slots are filled with an elastic plastic that prevents dirt and penetration Prevents chips between the clamping jaws. To enable the collet chuck to be compressed, this plastic must not only be elastic, but also highly compressible. The one when they are pressed together of the collet chuck required compression of the plastic leads to an increased Resistance force and requires an increased clamping force to deform the collet. To the To be able to compress the collet sufficiently, the longitudinal slots between the Clamping jaws should be relatively wide, so that there is sufficient compression of the plastic material is possible. This means that the outer surfaces of the clamping jaws are made very narrow and themselves therefore work into the cone of the pressure sleeve after a short time. Plus the precision the centering of such narrow collets worsened by the pressure sleeve. The spring force that the The clamping jaws spread outwards, is in this known collet through the steel material of the with generated the jaw body connected jaws

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Spannzange zu schaffen, die in der Herstellung billiger ist, deren Elastizität beim öffnen größer ist und die trotzdem eine einwandfreie Führung der Werkstücke gewährleistet.In contrast, the invention is based on the object of creating a collet that is in production is cheaper, the elasticity of which is greater when opening and still a flawless guidance of the Workpieces guaranteed.

Diese Aufgabe wird bei einer Spannzange der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kunststoffmasse mit geringer oder vernachläs-In the case of a collet, this task is the one at the beginning mentioned type according to the invention solved in that the plastic mass with little or neglect

■»igbarer Kompressibilität als tragender Kunststoffkörper ausgebildet ist, der in Längsrichtung zwischen den einzelnen Spannbacken verlaufende Schlitze zur Bildung einzelner Kunststoffedern aufweist, wobei sich die Schlitze über die Spannbacken nach hinten in den s Kunststoffkörper erstrecken und wobei der Spannkonus an seinem hinteren Ende eine an sich bekannte Führungshülse aufweist■ »igable compressibility as a load-bearing plastic body is formed, the slots running in the longitudinal direction between the individual clamping jaws for formation Has individual plastic springs, the Slots extend backwards over the clamping jaws into the plastic body and being the clamping cone has a known guide sleeve at its rear end

Im Gegensatz zu den bekannten Spannzangen weist die erfindungsgemäße Spannzange nur einzelne, von- :o einander vollständig getrennte Spannbacken auf, die in einen tragenden Kunststoffkörper eingebettet sind. Dieser kann aus einem praktisch nicht kompressiblen Material bestehen, so daß die durch die Längsschlitze gebildeten einzelnen Kunststoffedern, in die die metaltischen Spannbacken eingebettet sind, eine hohe Federkraft aufweisen können. Bei der erfindurgsgemäßen Spannzange sind nur an den mechanisch hoch bellasteten Stellen Stahl teile, nämlich die Stahlbacken, vorgesehen, während in den Bereichen, die vorwiegend der Erzeugung der Federkraft dienen. Kunststoffteile vorgesehen sind. Durch diese Funktionstrennung im Aufbau der Spannzange kann die Federkraft unabhängig von der mechanischen Belastbarkeit der Spannbacken gewählt werden, so daß die Widerstandskraft gegen die Verformung der Spannzange verringert und die wirksame Spannkraft erhöht werden kann. Die erfindungsgemäße Spannzange kann im Vergleich zu bekannten Spannzangen wesentlich billiger hergestellt werden, was sich schon daraus ergibt, daß die Spannbacken keinen zusammenhängenden Spannbackenkörper bilden. Schließlich können erfindungsgemäß die einzelnen Spannbacken aus beliebigem Material mit nahezu beliebiger Härte hergestellt werden, da dieses Material keinen Einschränkungen im Hinblick auf die Federeigenschaften unterworfen ist. Es können also auch einsatzgehärtete billige Stähle verwendet werden, die eine ausgezeichnete mechanische Widerstandsfähigkeit aufweisen und nur etwa ein Drittel der üblichen Herstellungskosten verursachen. Da die Elastizität der erfindungsgemäßen Spannzange allein durch das Kunstst' fmaterial bestimmt ist, kann diese Elastizität so gewählt werden, daß die Spannzange insbes. udere auch im Automatenbetrieb eingesetzt werden i.ann, ohne daß Schwierigkeiien auftreten, wie sie bei den herkömmlichen Stahlspannzangen häufig dadurch verursacht werden, daß sich die Spannbacken insbesondere bei hohen Tourenzahlen nicht aus der Druckhülse lösen. In contrast to the known collets, the collet according to the invention has only individual clamping jaws which are completely separated from one another and which are embedded in a supporting plastic body. This can consist of a practically incompressible material, so that the individual plastic springs formed by the longitudinal slots, in which the metal clamping jaws are embedded, can have a high spring force. In the collet chuck according to the invention, steel parts, namely the steel jaws, are only provided at the mechanically highly stressed points, while in the areas that are primarily used to generate the spring force. Plastic parts are provided. This separation of functions in the construction of the collet allows the spring force to be selected independently of the mechanical load-bearing capacity of the clamping jaws, so that the resistance against the deformation of the collet can be reduced and the effective clamping force can be increased. The collet according to the invention can be manufactured much cheaper in comparison to known collets, which already results from the fact that the clamping jaws do not form a coherent clamping jaw body. Finally, according to the invention, the individual clamping jaws can be produced from any material with almost any hardness, since this material is not subject to any restrictions with regard to the spring properties. It is also possible to use case-hardened inexpensive steels, which have excellent mechanical resistance and only cause about a third of the usual manufacturing costs. Since the elasticity of the collet chuck according to the invention is determined solely by the plastic material, this elasticity can be selected so that the collet chuck especially can also be used in automatic operation without the difficulties that often arise with conventional steel collets caused that the clamping jaws do not come loose from the pressure sleeve, especially at high speeds.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kt die Führungshülse einteilig mit dem Kunststoffkörper und in axialer Richtung an die Spannbacken anschließend wenigstens teilweise als dünnwandiger Zylinderring ausgebildet. Dadurch wird die Elastizität der Spannzange weiter verbessert, und eine einwandfreie Zentrierung des Werkstücks ist in besonders einfacher Weise gewährleistet.In an advantageous embodiment of the invention, the guide sleeve is integral with the plastic body and adjoining the clamping jaws in the axial direction at least partially as a thin-walled cylinder ring educated. This further improves the elasticity of the collet and ensures perfect centering the workpiece is guaranteed in a particularly simple manner.

Die Außenflächen der seitlich an die Spannbacken angrenzenden Teile des Kunststoffkörpers liegen zweckmäßigerweise bündig in dem äußeren Konus der Spannbacken, wodurch die Führungsfläche des äußeren Spannkonus vergrößert wird.The outer surfaces of the parts of the plastic body that are laterally adjacent to the clamping jaws lie expediently flush in the outer cone of the clamping jaws, whereby the guide surface of the outer Clamping cone is enlarged.

Da eine Lösung der Druckhülse von den Spannbakken durch die verbesserte Elastizität der Spannzange in jedem Fall gewährleistet ist, kann die Anlagefläche zwischen dem äußeren Konus der Spannbacken und dem inneren Konus der Druckhülse so groß wie möglich gemacht werden. Dazu können der äußere Konus der Spannbacken und der innere Konus der Druckhülse einander genau entsprechen. Dadurch läßt sich eine wesentlich bessere Zentrierung erzielen als bei den bekannten Spannzangen, bei denen nur ein schmaler Ringbereich der konischen Flächen zur gegenseitigen Anlage kommen darf.Since a release of the pressure sleeve from the clamping jaws due to the improved elasticity of the collet in is guaranteed in each case, the contact surface between the outer cone of the clamping jaws and the inner cone of the pressure sleeve must be made as large as possible. The outer cone can do this the clamping jaws and the inner cone of the pressure sleeve correspond exactly to one another. This can be a Achieve much better centering than with the known collets, where only a narrow one Ring area of the conical surfaces may come to rest against each other.

Zur Lagesicherung der Spannbacken im elastischen Körper sind bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung am vorderen Ende der Spannbakken in Umfangsrichtung verlaufende Nuten vorgesehen, in welche der Kunststoffkörper eingreiftTo secure the position of the clamping jaws in the elastic body, in a further advantageous embodiment of the invention provided at the front end of the clamping jaws running in the circumferential direction grooves, in which the plastic body engages

Die an sich bereits sehr gute Zentrierung der Spannzange kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung durch eine Führungsbohrung im rückwärtigen Ende des elastischen Körpers noch weiter verbessert werden, deren Durchmesser dem zu bearbeitenden Werkstück entspricht Auf diese Weise wird die Spannzange zusätzlich durch das eingespannte Werkstück in Form von Stangenmaterial zentriertThe already very good centering of the collet can according to a further embodiment of the Invention further improved by a guide hole in the rear end of the elastic body whose diameter corresponds to the workpiece to be machined. In this way, the collet additionally centered by the clamped workpiece in the form of bar material

An Hand der Figuren wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigtA preferred exemplary embodiment is illustrated with the aid of the figures the invention explained in more detail. It shows

F i g. 1 eine Aufsicht auf die erfindungsgemäße Spannzange in axialer Richtung von vorn,F i g. 1 is a plan view of the collet according to the invention in the axial direction from the front,

F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie H-II in F i g. 1 undF i g. 2 shows a section along the line H-II in FIG. 1 and

F i g. 3 einen vergrößerten Ausschnitt aus F i g. 2, wobei nur eine Hälfte geschnitten istF i g. 3 shows an enlarged detail from FIG. 2 with only one half cut

Die in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Spannzange weist drei stählerne Spannbacken 10 auf, deren Seitenflächen 12 einen von Null wesentlich verschiedenen Winkel einschließen. Sie weisen daher eine verhältnismäßig große konische Außenfläche 14 auf.The embodiment of the collet according to the invention shown in the drawings has three steel clamping jaws 10, the side surfaces 12 of which enclose an angle substantially different from zero. They therefore have a relatively large conical outer surface 14.

Die Spannbacken 10 sind in einen elastischen Kunststoffkörper 16 eingebettet welcher an den Spannbakken jeweils mit seitlichen Teilen 18 und mit einem rückwärtigen Teil 20 anliegt und im rückwärtigen Teil in einen dünnwandigen Zylinderring 22 übergeht. Am rückwärtigen Ende des Zylinderringes 22 ist eine Führungsbohrung 24 vorgesehen, deren Durchmesser dem Durchmesser des zu bearbeitenden Stangenmaterials entspricht.The clamping jaws 10 are embedded in an elastic plastic body 16 which is attached to the clamping jaws each with side parts 18 and a rear part 20 rests and in the rear part in a thin-walled cylinder ring 22 passes over. At the rear end of the cylinder ring 22 is a guide bore 24 is provided, the diameter of which corresponds to the diameter of the bar material to be machined is equivalent to.

Zwischen den seitlichen Teilen 18 des elastischen Körpers 16 sind jeweils schmale axiale Schlitze 26 vorgesehen, welche bis in den Bereich des Zylinderringes 22 nach rückwärts reichen. Der im Bereich der Schlitze 26 gelegene Teil der Zylinderringabschnitte 22 wirkt daher zusammen mit den rückwärtigen Teilen 20 und den seitlichen Teilen 18 des elastischen Körpers als eine äußerst starke »Feder«.Narrow axial slots 26 are provided between the lateral parts 18 of the elastic body 16, which extend backwards into the area of the cylinder ring 22. The one in the area of the slots 26 located part of the cylinder ring sections 22 therefore cooperates with the rear parts 20 and the lateral parts 18 of the elastic body as an extremely strong "spring".

Die Außenflächen 14 der Spannbacken 10 und der seitlichen Teile 18 des elastischen Körpers 16 liegen bündig in einem äußeren Konus 28, der dem inneren Konus 30 einer die Spannbacken 10 und den elastischen Körper 16 umgebenden Druckhülse 32 entspricht. Die Druckhülse 32 ist ihrerseits, wie schematisch durch strichpunktierte Linien dargestellt in einer Bohrung der Drehspindel 34 in axialer Richtung verschiebbar gelagert. Eine Überwurfmutter 36 ist auf das vordere Ende der Drehspindel 34 aufgeschraubt, welche mit einer Einziehung 38 an der Vorderseite der Spannbakken 10 zur Anlage kommtThe outer surfaces 14 of the clamping jaws 10 and the lateral parts 18 of the elastic body 16 lie flush in an outer cone 28, the inner cone 30 of the clamping jaws 10 and the elastic Body 16 surrounding pressure sleeve 32 corresponds. The pressure sleeve 32 is in turn, as shown schematically Dotted lines shown in a bore of the rotary spindle 34 displaceable in the axial direction stored. A union nut 36 is screwed onto the front end of the rotating spindle 34, which with a retraction 38 on the front of the clamping jaws 10 comes to rest

Zur Verankerung der Spannbacken 10 im elastischen Körper 16 weisen dieselben am vorderen Ende in Umfangsrichtung verlaufende Nuten 40 auf, in welche schmale Bänder 42 des elastischen Körpers eingreifen, die einstückig mit den angrenzenden seitlichen Teilen 18 verbunden sind.To anchor the clamping jaws 10 in the elastic body 16, the same point at the front end in the circumferential direction extending grooves 40, in which narrow bands 42 of the elastic body engage, which are integrally connected to the adjacent lateral parts 18.

For this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Collet for holding workpieces in the lathe spindle of an automatic lathe, one of which Individual clamping jaws having the outer clamping cone are embedded in an elastic plastic compound are, the side surfaces of each clamping jaw enclose an angle other than zero, characterized in that the plastic mass with low or negligible Compressibility is designed as a supporting plastic body (16) which extends in the longitudinal direction {wipe the individual clamping jaws (10) running Has slots (26) for the formation of individual plastic springs, the slots above the Clamping jaws extend backwards into the plastic body and the clamping cone on his rear end has a known guide sleeve (22).

2. Collet according to claim 1, characterized in that that the guide sleeve (22) is integral with the plastic body (16) and in the axial direction adjoining the clamping jaws (10) at least partially as a thin-walled cylinder ring (22) is.

3. Collet according to claim 1 or 2, characterized in that the outer surfaces of the side to the clamping jaws (10) adjacent parts (18) of the plastic body (16) flush in the outer The cone (28) of the clamping jaws.

4. Collet according to one of the preceding claims, characterized in that the front Ren end of the clamping jaws (10) in the circumferential direction extending grooves (40) are provided in which the plastic body (16, 42) engages.

5. Collet according to one of the preceding claims, characterized by a guide bore (24) in the rear end of the elastic Body (16), the diameter of which corresponds to the workpiece to be machined.